Balas perforantes, toberas de motores de cohetes y brocas para cortar rocas sólidas son solo algunos de los productos fabricados con tungsteno, uno de los elementos más duros y resistentes al calor del universo.
El tungsteno, como la mayoría de los demás elementos metálicos, no se encuentra en la naturaleza como un trozo brillante de metal. Debe aislarse químicamente de otros compuestos, en este caso, el mineral wolframita natural. Es por eso que el símbolo del tungsteno en la tabla periódica no es T sino W, que es la abreviatura de "wolframio". El nombre tungsteno en sueco significa "piedra pesada", una referencia a la extraña densidad y peso del elemento. Su número atómico (el número de protones en el núcleo de su átomo) es 74 y su peso atómico (promedio ponderado de sus isótopos naturales) es 183,84.
A un par de químicos (y hermanos) españoles, Juan José y Fausto Elhuyar, se les atribuye el descubrimiento del tungsteno en 1783 cuando aislaron por primera vez el metal blanco grisáceo de la wolframita.
Una de las propiedades más impresionantes y útiles del tungsteno es su alto punto de fusión, el más alto de todos los elementos metálicos. El tungsteno puro se derrite a la friolera de 6192 °F (3422 °C) y no hierve hasta que las temperaturas alcanzan los 10 030 °F (5555 °C), que es la misma temperatura que la fotosfera del sol.
El hierro, en comparación, tiene un punto de fusión de 2800 grados F (1538 grados C) y el oro se vuelve líquido a solo 1947,52 grados F (1064,18 grados C).
Todos los metales tienen puntos de fusión relativamente altos porque sus átomos se mantienen unidos en enlaces metálicos estrechos, dice John Newsam, un químico y científico de materiales con el que contactamos a través de la Sociedad Química Estadounidense. Los enlaces metálicos son tan fuertes porque comparten electrones en toda una matriz tridimensional de átomos. Newsam dice que el tungsteno dura más que otros metales debido a la inusual fuerza y direccionalidad de sus enlaces metálicos.
"¿Por qué es eso importante?" pregunta Newsam. "Piense en Edison trabajando en filamentos para la bombilla de luz incandescente. Necesitaba un material que no solo emitiera luz sino que no se derritiera con el calor".
Edison experimentó con muchos materiales de filamentos diferentes, incluidos platino, iridio y bambú, pero fue otro inventor estadounidense, William Coolidge, a quien se le atribuye la fabricación de los filamentos de tungsteno utilizados en la mayoría de las bombillas durante el siglo XX.
El alto punto de fusión del tungsteno tiene otras ventajas, como cuando se mezcla como una aleación con materiales como el acero. Las aleaciones de tungsteno se colocan en secciones de cohetes y misiles que deben soportar un calor tremendo, incluidas las boquillas del motor que expulsan chorros explosivos de combustible para cohetes.
<h2> , '' :pageVisible }" xmlns='http://www.w3.org/2000/svg' width='22' height='10' viewbox='0 0 28.396 13.211'>
La densidad de los diferentes elementos es un reflejo del tamaño de los átomos que los componen. Cuanto más bajo estés en la tabla periódica, más grandes y pesados serán los átomos.
"Los elementos más pesados, como el tungsteno, tienen más protones y neutrones en el núcleo y más electrones en órbita alrededor del núcleo", dice Newsam. "Eso significa que el peso de un átomo aumenta significativamente a medida que avanzas en la tabla periódica".
En términos prácticos, si sostiene un trozo de tungsteno en una mano y el mismo volumen de plata o hierro en la otra mano, el tungsteno se sentirá mucho más pesado. En concreto, la densidad del tungsteno es de 19,3 gramos por centímetro cúbico. La plata, en comparación, es aproximadamente la mitad de densa que el tungsteno (10,5 g/cm 3 ), y el hierro es casi un tercio tan denso (7,9 g/cm 3 ).
El peso de alta densidad del tungsteno puede ser una ventaja en ciertas aplicaciones. A menudo se usa en balas perforantes, por ejemplo, por su densidad y dureza. El ejército también usa tungsteno para fabricar las llamadas armas de "bombardeo cinético" que disparan una vara de tungsteno como un ariete aerotransportado para atravesar paredes y armaduras de tanques.
Durante la Guerra Fría, la Fuerza Aérea supuestamente experimentó con una idea llamada Proyecto Thor que habría arrojado un paquete de varillas de tungsteno de 20 pies (6 metros) desde la órbita sobre objetivos enemigos. Estas supuestas "varillas de Dios" habrían impactado con la fuerza destructiva de un arma nuclear, pero sin la lluvia radiactiva nuclear. Resulta que el costo de lanzar las barras pesadas al espacio fue prohibitivamente costoso.
El tungsteno puro no es tan duro, puedes cortarlo con una sierra de mano, pero cuando el tungsteno se combina con pequeñas cantidades de carbono, se convierte en carburo de tungsteno, una de las sustancias más duras y duras de la Tierra.
"Cuando pones pequeñas cantidades de carbono u otros metales en el tungsteno, fija la estructura y evita que se deforme fácilmente", dice Newsam.
El carburo de tungsteno es tan duro que solo se puede cortar con diamantes, e incluso entonces, los diamantes solo funcionan si el carburo de tungsteno no está completamente curado. El carburo de tungsteno es hasta tres veces más rígido que el acero, puede durar hasta 100 veces más que el acero en condiciones altamente abrasivas y tiene la mayor resistencia a la compresión de todos los metales forjados, lo que significa que no se abollará ni deformará cuando se lo aprieta con una fuerza tremenda. .
El uso más común del carburo de tungsteno, y el destino final de la mayor parte del tungsteno extraído en el planeta, son las herramientas especializadas, en particular las brocas. Cualquier tipo de broca para cortar metal o roca sólida debe soportar niveles de fricción extenuantes sin desafilarse ni romperse. Solo las brocas de diamante son más duras que las de carburo de tungsteno, pero también son mucho más caras.
La dureza, la densidad y la resistencia al calor del tungsteno lo hacen ideal para muchas aplicaciones específicas:
Los falsificadores descubrieron hace mucho tiempo que el tungsteno es casi exactamente tan denso como el oro y, a veces, intentan hacer pasar barras de tungsteno chapadas en oro como lingotes de oro puro.
